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Chemische Reaktionen filmen

Mit den Röntgenblitzen des European XFEL können Forscher filmen, wie sich Moleküle bilden und wieder trennen oder in biologischen Zellen wichtige Funktionen erfüllen. Dies kann zu Verbesserungen bei der Energiegewinnung und bei der Produktion chemischer Stoffe beitragen und zu Fortschritten in der Medizin führen.

Viele chemische Reaktionen laufen unglaublich schnell ab: Hier sind Größenordnungen im Bereich von weniger als einer billionstel Sekunde keine Seltenheit. In solch kurzen Momenten finden die atomaren Veränderungen statt, wenn Moleküle miteinander reagieren.

 
Chemische Reaktionen filmen
Zuerst wird eine chemische Reaktion durch einen Laserpuls ausgelöst. Ein zweiter Laserblitz macht jeweils zu verschiedenen Zeitpunkten Momentaufnahmen von den dabei ablaufenden Molekülveränderungen.
© DESY

Die Röntgenblitze des European XFEL ermöglichen es, diese schnellen Abläufe in einer bislang unerreichten Qualität zu filmen: Weil die Blitzdauer weniger als 0,1 billionstel Sekunden beträgt, können Aufnahmen gemacht werden, ohne dass bewegte Details verschwommen sind. Und dank der kurzen Wellenlänge werden in den Filmen atomare Einzelheiten sichtbar. So ermöglichen es die Röntgenblitze des European XFEL, den Verlauf einer chemischen Reaktion auf der Ebene der Atome und Moleküle zu verfolgen und zu verstehen.

Dabei können Reaktionen untersucht werden, die in Brennstoff- oder Solarzellen ihre Anwendung finden. Ein besseres Verständnis dieser Reaktionen kann wirtschaftlich relevante Verbesserungen von energietechnologischen Prozessen zur Folge haben. Auch lassen sich katalytische Prozesse besser verstehen, die bei über der Hälfte der industriell produzierten chemischen Stoffen eine wichtige Rolle spielen. Die Forscher können zudem Biomolekülen bei der Arbeit zuschauen und somit helfen, neue Möglichkeiten für das Wirken von Medikamenten der Zukunft zu finden.